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Uso de observadores de estado aplicados no controle inferencial preditivo de processos não lineares.

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dc.creator.ID BRANDÃO, W. Y. A. pt_BR
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/9880577886561303 pt_BR
dc.contributor.advisor1 SILVA JÚNIOR, Heleno Bispo da.
dc.contributor.advisor1ID DA SILVA JÚNIOR, HELENO BISPO pt_BR
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/0710351695395057 pt_BR
dc.contributor.referee1 PEREIRA NETO, Antônio Tavernard.
dc.contributor.referee2 MORAIS JÚNIOR, Arioston Araújo de.
dc.contributor.referee3 LIMA, Fernando V.
dc.description.resumo Para atender a padrões de qualidade, segurança, economia e sustentabilidade cada vez mais rigorosos, técnicas modernas de controle de processos como controle de modelo preditivo (MPC) podem ser utilizadas em sistemas complexos e altamente não lineares, nos quais a efetiva implementação de estratégias clássicas de controle (como o algoritmo PID convencional) torna-se difícil. Na presença de variáveis de processo cujas medições em tempo real e com baixa taxa de amostragem não estão disponíveis ou são de alto custo de manutenção e implementação, observadores de estado podem ser utilizados como estimadores no papel de sensores virtuais. Neste trabalho, um controle inferencial preditivo de modelo não linear (NMPC) com restrições foi implementado em um reator CSTR não isotérmico, produtor de propilenoglicol a partir da hidrólise de óxido de propileno e cujas entradas estão contaminadas com ruídos. Os estados da planta foram estimados por observadores de estado do tipo filtro de Kalman estendido (EKF) e unscented (UKF), sintonizados por três abordagens distintas. Além disso, foi utilizada uma abordagem heurística a fim de sintonizar os principais parâmetros do NMPC: tempo de amostragem, horizonte de controle e horizonte de predição. O desempenho dos observadores de estados pouco diferiu entre EKF e UKF, uma vez que a correta sintonia da matriz Q de covariância do processo mostrou-se determinante para a eficácia da estimativa. Enquanto no controle inferencial clássico (PID-UKF e Cascata-UKF) houve dificuldades de controlar o processo em regiões de instabilidade (devido também aos ruídos da planta), o controle avançado inferencial (NMPC-UKF) foi capaz de minimizar as oscilações da planta enquanto oferecia resposta de controle mais rápida, com menor overshoot, mais estável e respeitando a restrição de temperatura imposta no processo frente a perturbações nas entradas (controle regulatório), no setpoint (controle servo), e na partida do reator. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department Centro de Ciências e Tecnologia - CCT pt_BR
dc.publisher.program PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA pt_BR
dc.publisher.initials UFCG pt_BR
dc.subject.cnpq Engenharia Química pt_BR
dc.title Uso de observadores de estado aplicados no controle inferencial preditivo de processos não lineares. pt_BR
dc.date.issued 2019-09-23
dc.description.abstract To meet increasingly stringent quality, safety, economy and sustainability standards, modern process control techniques such as predictive model control (MPC) can be used in complex and highly nonlinear systems where the effective implementation of classic control (like the conventional PID algorithm) becomes difficult. In the presence of process variables whose real-time, low-sampling measurements are unavailable or costly to maintain and implement, state observers can be used as estimators in the role of virtual sensors. In this work, a constrained nonlinear predictive inferential control (NMPC) was implemented in a non-isothermal CSTR reactor, propylene glycol producer from propylene oxide hydrolysis and whose inputs are contaminated with noise. Plant states were estimated by extended (EKF) and unscented (UKF) Kalman filter-type state observers, tuned by three distinct approaches. Also, a heuristic approach was used in order to tune the main parameters of the NMPC: sampling time, control horizon and prediction horizon. The performance of the state observers differed little between EKF and UKF, since the correct tuning of the process covariance matrix Q was determinant for the estimation effectiveness. While in classical inferential control (PID-UKF and Cascade-UKF) there were difficulties in controlling the process in unstable regions (also due to plant noise), advanced inferential control (NMPC-UKF) was able to minimize plant oscillations while providing faster control response, with lower overshoot, more stable and meeting the temperature restriction imposed in the process against disturbances at the inputs (regulatory control), at the setpoint (servo control), and at the reactor startup. pt_BR
dc.identifier.uri http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/12684
dc.date.accessioned 2020-04-03T18:22:01Z
dc.date.available 2020-04-03
dc.date.available 2020-04-03T18:22:01Z
dc.type Tese pt_BR
dc.subject Controle de modelo preditivo pt_BR
dc.subject Predictive model control pt_BR
dc.subject Control predictivo del modelo pt_BR
dc.subject Observadores de estado pt_BR
dc.subject Observadores estatales pt_BR
dc.subject State observers pt_BR
dc.subject Sensores virtuais pt_BR
dc.subject Virtual sensors pt_BR
dc.subject Sensores virtuales pt_BR
dc.subject Filtro de Kalman pt_BR
dc.subject Kalman filter pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.creator BRANDÃO, Walter Yanko de Aragão.
dc.publisher Universidade Federal de Campina Grande pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.title.alternative Use of state observers applied in the predictive inferential control of non-linear processes. pt_BR
dc.identifier.citation BRANDÃO, W. Y. de A. Uso de observadores de estado aplicados no controle inferencial preditivo de processos não lineares. 2019. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2019. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/12684 pt_BR


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